CH705751A2 - Kolbenmaschine mit Kurbelschleifenantrieb. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit variabler Verdichtung unter Last bei gleichzeitiger Reduktion der bewegten Massen und der Trägheitsmomente. Die variable Kraftübertragung auf die Kurbelwelle wird erreicht, indem die Kurbelwelle durch ein System aus Rollkreiszahnrad (3) oder Rollkreishohlrad und darin oder darauf abdrehendem Ritzel (2) der Hohlrad ersetzt wird. Der Kurbelzapfen wird mit dem abdrehenden Ritzel (2) oder Hohlrad verbunden. Dreht nun der mit dem Ritzel oder dem Hohlrad verbundene Kurbelzapfen im oder auf dem Rollkreiszahnrad ab, können am Kurbelzapfen sämtliche Bewegungsabläufe erreicht werden, wie sie mit Rollkreiskonstruktionen möglich sind. Durch Vor- oder Rückwärtsdrehen des Rollkreises (3) im Maschinengehäuse wird der Bewegungsablauf am Kurbelzapfen gegenüber dem Kolbenhub verschoben, und der Kolben erreicht seinen obersten Totpunkt nicht mehr. Mit dieser Verdrehung des Rollkreisrades (2) ergibt sich eine einfache Möglichkeit, die Verdichtung in einer Kolbenmaschine mehr oder weniger unabhängig von der Kolbenbewegung zu verändern.

Description

Technisches Gebiet:

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit einer speziellen Kraftübertragung der Kolbenkräfte auf die Kurbelwelle. Das Prinzip des radial kreisenden Kurbelzapfens wird durch ein Kurbelzapfensteuerungsprinzip aus einem Rollkreiszahnrad und einem abrollenden Zahnrad ersetzt. Der Kurbelzapfen bildet dabei eine Einheit mit dem abrollenden Zahnrad, sodass der Kurbelzapfen eine wiederkehrende geometrische Form abfährt, wie man sie mit Epizykloiden oder Hypozykloiden konstruieren kann. Ergänzt man ein solches Kurbelzapfensteuerungsprinzip durch die Möglichkeit, das Rollkreiszahnrad im Kolbenmaschinengehäuse vor- oder rückwärts zu drehen, kann mit dieser Verdrehung des Rollkreiszahnrades die Verdichtung in den Arbeitsräumen unter Last verändert werden, da sich die Bewegung, die der Kurbelzapfen abfährt, gegenüber den Arbeitsräumen verschiebt.

Stand der Technik:

[0002] Bekannte Kolbenmaschinen mit einer variablen Verdichtung haben im Vergleich zur vorliegenden Erfindung hauptsächlich folgende Nachteile: die beweglichen Massen und die Trägheitsmomente der Kolbenmaschine nehmen deutlich zu. Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile sogar im Vergleich zu heute bekannten Kolbenmaschinen ohne variable Verdichtung deutlich verbessert.

Darstellung der Erfindung:

[0003] Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Kolbenkräfte möglichst optimal auf die Kurbelwelle zu übertragen, eine variable Verdichtung unter Last zu erlauben, die Masse der bewegten Maschinenteile zu reduzieren und eine Drehmomentoptimierung über einen deutlich grösseren Drehzahlbereich zu gewährleisten.

[0004] Um dies zu erreichen, muss im Gegensatz zu bekannten Kolbenmaschinen das Prinzip des radialkreisenden Kurbelzapfens durch ein Steuerungsprinzip ersetzt werden, bei dem die Kraftübertragung vom Kurbelzapfen auf die Kurbelwelle mittels Rollkreiszahnradkonstruktionen geschieht. Dazu wird ein Rollkreishohlrad oder Rollkreiszahnrad mit dem Gehäuse verbunden. Darin oder darauf dreht ein Ritzel oder Hohlrad ab, welches auf einer Kurbel oder in einer drehenden Scheibe gelagert wird. Mit dem abdrehenden Zahnrad wird der Kurbelzapfen verbunden. Dreht nun der mit dem Ritzel oder dem Hohlrad verbundene Kurbelzapfen im Rollkreishohlrad oder auf dem Rollkreiszahnrad ab, können am Kurbelzapfen sämtliche Bewegungsabläufe erreicht werden, wie sie mit Epizykloiden oder Hypozykloiden konstruierbar sind. Von all diesen möglichen Bewegungsabläufen am Kurbelzapfen sind vor allem einfache sich wiederholende geometrische Formen nutzbar wie beispielsweise lineare, elliptische, nierenförmige oder dreiecksförmige. Der exakte Bewegungsablauf am Kurbelzapfen wird durch das Verhältnis der Zahnräder zueinander, der Arides Rollkreiszahnrades und der Positionierung des Kurbelzapfens auf dem abdrehenden Zahnrad bestimmt. Das Verhältnis der unterschiedlichen Zahnräder zueinander muss in der Regel ganzzahlig sein.

[0005] Erreichen die Kolben der Kolbenmaschine die maximalen Totpunkte, sprechen wir im Weiteren von der Grundstellung. Will man eine variable Verdichtung unter Last, muss man diese Grundstellung verlassen können. Dazu wird das Rollkreiszahnrad drehbar im Gehäuse gelagert, sodass es sich Vor- oder Rückwärtsdrehen lässt. Wird nun das Rollkreiszahnrad vor- oder rückwärts gedreht, verschiebt sich die Lage des Bewegungsablaufes am Kurbelzapfen um den Winkel, den das Rollkreiszahnrad gegenüber dem Gehäuse gedreht wurde. Am einfachsten bewerkstelligt man dies, indem man als Rollkreiszahnrad ein drehbar gelagertes Hohlrad verwendet und auf diesem Hohlrad partiell eine Aussenverzahnung anbringt. Im Bereich dieser Aussenverzahnung wird ein Schneckengetriebe mit dem Gehäuse verbunden. Dreht sich das Schneckengetriebe vor- oder rückwärts, wird sich das Hohlrad mitdrehen. Man verlässt also die Grundstellung, und somit lässt sich die Verdichtung ändern, ohne dass man zusätzliche Maschinenteile in den Bewegungsablauf von Pleuelstange und Kolben einführen muss.

[0006] Mit diesem einfachen und effektiven Steuerungsprinzip lassen sich sämtliche bekannten Kolbenmaschinenanordnungen mit einer variablen Verdichtung unter Last bauen und gleichzeitig sinken bei geschickter Auslegung und Anordnung die Masse der bewegten Maschinenteile und das Trägheitsmoment. Natürlich kann man anstelle der variablen Verdichtung auch nur die gewünschte Verdichtung werkseitig fixieren und benötigt damit nur noch einen Kolbenmaschinentypen für die unterschiedlichen Kraftstoffarten. Allerdings bedeutet dies je nach Kolbenanordnung einen recht grossen Aufwand. Daher kann es sinnvoll sein, die Kolbenanordnung, die Kolbenanzahl und den gewählten Bewegungsablauf am Kurbelzapfen sorgfältig aufeinander abzustimmen. Unserer Meinung nach machen vor allem Kolbenmaschinen mit einem linearen oder leicht elliptischen Bewegungsablauf am Kurbelzapfen Sinn, wenn man Reihenmotoren oder Boxermotoren bauen will. Benötigt man V-Motoren, kommen eher dreiecksförmige Bewegungsabläufe am Kurbelzapfen infrage.

[0007] Betrachtet man die Variante V-Motor etwas genauer, so bringt ein dreiecksförmiger Bewegungsablauf am Kurbelzapfen einige Vorteile mit sich. Erreicht wird der Bewegungsablauf mit einem Hohlrad, das als Rollkreiszahnrad dient, und einem Ritzel, das sich im Hohlrad abdreht. Dabei muss der Durchmesser des Ritzels ein Drittel vom Hohlrad betragen. Der Kurbelzapfen wird auf dem Ritzel innerhalb des Teilkreisdurchmessers angebracht. Als Bankwinkel ergibt sich aus. der Kurbelzapfenbewegung 120°. Bringt man drei Kolben auf einem Kurbelzapfen unter, benötigt man nur eine Steuerungseinheit, um die Grundstellung zu verlassen, und kann einen einfachen Dreizylindermotor bauen mit variabler Verdichtung. Richtet man die Zylinder in der Grundstellung mehr oder weniger parallel zu den Mittelsenkrechten des am Kurbelzapfen abgefahrenen gleichseitigen Dreiecks aus, lässt sich ein Zweitaktmotor bauen, der so gesteuert werden kann, dass er beim Durchfahren der jeweils unteren Dreieckseite den Luftwechsel vornehmen kann. Man verliert also keine Hubarbeit mehr für den Luftwechsel, wie dies bei bekannten Zweitaktmaschinen der Fall ist, da beim Durchfahren der dem Kolben gegenüberliegenden Dreiecksseite keine Hubarbeit geleistet wird.

[0008] Als zweites Beispiel soll eine mögliche Boxeranordnung vorgestellt werden. Dazu kann ein Hohlrad als Rollkreiszahnrad Verwendung finden, in dem ein Ritzel abdreht. Das Verhältnis von Hohlrad zu Ritzel soll zwei zu eins betragen. Den Kurbelzapfen bringt man auf dem Ritzel so an, dass er auf den Teilkreisdurchmesser von Hohlrad und Ritzel oder in dessen Nähe zu liegen kommt. Liegt der Kurbelzapfen exakt auf dem Teilkreisdurchmesser, wird eine lineare Bewegung, die dem Teilkreisdurchmesser des Hohlrades und des Ritzels entspricht, abgefahren. Liegt der Kurbelzapfen in der Nähe des Teilkreisdurchmessers, wird ein elliptischer Bewegungsablauf am Kurbelzapfen erreicht. Verlaufen die Achsen der Kolbenbewegung und die Bewegung des Kurbelzapfens parallel, dann werden die maximalen Totpunkte erreicht: man befindet sich also in der Grundstellung der Kolbenmaschine. Dreht man nun das Hohlrad, welches hier als Rollkreis dient, aus der Grundstellung um 90° vor- oder rückwärts, wird der Kurbelzapfen eine zur Zylinderachse orthogonale Bewegung abfahren. Dadurch wird auf die Pleuelstange praktisch keine Hubarbeit mehr übertragen und die Verdichtung in den Arbeitsräumen sinkt gegen Null. Verwendet man statt dessen eine Kurbelschlaufenmaschine, die eine lineare Bewegung am Kurbelzapfen abfährt, erhält man am Kolben keinerlei Hubbewegung mehr, damit beträgt die Verdichtung gar 0%; oder anders gesagt der Kurbelzapfen fährt eine orthogonale Bewegung zu den Zylinderachsen ab, da normalerweise die Änderung des Verdichtungsverhältnisses mit einer relativ geringen Verdrehung des Rollkreiszahnrades erreicht wird. Kann bei einer Kurbelschlaufenmaschine die Grösse der Kurbelschleife massgeblich verringert werden, sodass die Kurbelschlaufe nur der gewünschten Variation der Verdichtung und dem gewünschten Bewegungsablauf des mit dem Ritzel verbundenen Kurbelzapfens angepasst werden muss. Mit dieser Verringerung der Kurbelschlaufengrösse, der generell möglichen Verringerung der Kolbenhöhe und den weiteren Gewichtseinsparungen durch die fehlenden Lager zwischen Kolben und Pleuelstange sinkt das Gewicht der linear zu beschleunigenden Maschinenteile einer Kurbelschlaufenmaschine gegenüber einer normalen Kolbenmaschinen drastisch. Weiter bietet sich bei solchen Kurbelschlaufenmaschinen die Nutzung der Kolbenunterseite als Arbeitsraum an, wie dies bei Kreuzkopfmaschinen im Schiffsmotorenbau heute gemacht wird. Werden beim Zweitakt verfahren diese zwei Arbeitsräume über kolben- und/oder kolbenstangeninterne Ventile direkt miteinander verbunden, können die Spülvorgänge zu einer internen Gleichstromspülung optimiert und die problematische hohe Abnutzung der Kolbenringe reduziert werden.

[0009] Interessanterweise erlaubt eine solche Kurbelschlaufenmaschine zwei einfache Zylinderanordnungen. Will man beispielsweise eine Vierzylindermaschine bauen, kann dies mit einer Kurbelzapfensteuerungseinheit geschehen indem auf dem abrollenden Ritzel beidseitig Kurbelzapfen angebracht werden. Liegen diese beiden Kurbelzapfen 180° auseinander, so müssen die beiden Kurbelschlaufeneinheiten in einem Winkel von 90° angeordnet werden. Es entsteht also quasi ein V-Motor mit 90° Bankwinkel. Verändert man die Anordnung der beiden Kurbelzapfen auf dem abrollenden Ritzel, so wird sich der Bankwinkel gegenüber dem gewählten Winkel der beiden Kurbelzapfen halbieren. Durch die lineare Bewegung einer Kurbelschlaufeneinheit können im Bereich der Kolbenstangen auch Zahnstangen montiert werden, die die Bewegung der Kurbelschlaufeneinheit mittels eines im Gehäuse fixierten Zahnrads an die nächste Kurbelschlaufeneinheit weitergeben. Mit diesem Prinzip können mit einer Kurbelzapfensteuerungseinheit Mehrzylinderanordnungen mit einem guten Massenausgleich und einem geringen Gewicht realisiert werden.

[0010] Nimmt man anstelle der Kurbelschlaufeneinheit nur eine Einheit mit nur einem Kolben und einer rückseitigen Führung an der Kolbenstange, können grundsätzlich alle Vorteile, wie sie mit Kurbelschlaufenmaschinen erreicht werden können, auch auf Reihenmotorenanordnungen übertragen werden.

Aufzählung der Zeichnungen:

[0011] Die Erfindung wird anhand einer Kurbelschlaufenmaschine mit variabler Verdichtung zeichnerisch dargestellt.

[0012] Fig. 1 - 4 stellen eine Kurbelschlaufenmaschine in ihrer Grundstellung mit variabler Verdichtung unter Last dar, dabei zeigen die Figuren 1und 2die Vorderansicht und die Figuren 3und 4die Hinteransichten, wobei die beiden Kolben 5 mit der Kurbelschlaufe 1 und den Kolbenstangen 8 eine feste Einheit darstellen. Die beiden Zylinder 6 sind aufgeschnitten dargestellt, um die Kraftübertragung mittels Hohlrad 3 und Ritzel 2 zu verdeutlichen. Dreht das Ritzel 2 in der Lagerscheibe 9 mit dem darauf fixierten Kurbelzapfen 4 einmal im Hohlrad 3 ab, durchlaufen die beiden Kolben 5 ihre oberen und unteren Totpunkte und erreichen die maximale Hubhöhe h. Da nun das Hohlrad 3 im Gehäuse drehbar gelagert ist, kann es mittels dem Schneckengetriebe 7 gegenüber dem Gehäuse vor- oder rückwärts gedreht werden.

[0013] Fig. 5 bis 8 zeigen dasselbe Schema, wobei hier durch Drehen am Schneckengetriebe 7 das Hohlrad 3 aus seiner Grundstellung verschoben wurde, sodass nun die beiden Kolben 5 nur noch die Hubhöhe h’ durchfahren und sich damit die Verdichtung in den Arbeitsräumen gegenüber der Grundstellung verringert hat. Dank diesem Verdrehen des Hohlrades in beide Richtungen, kann der Zündzeitpunkt vor oder hinter den Kolbenhub gelegt werden.

[0014] Fig. 9 zeigt dieselbe Maschinenanordnung von oben gesehen, die Steuerungseinheit bestehend aus Hohlrad 3 und Ritzel 2 wird nur einmal benötigt, denn die zweite Doppelkolbeneinheit wird mittels Zahnstangen 10, die auf den Kolbenstangen 8 angebracht sind und einem im Gehäuse fixierten Zahnrad 11 mechanisch mit der ersten Doppelkolbeneinheit verbunden, bewegt sich eine Doppelkolbeneinheit, wird die andere durch die Verbindung Zahnstangen 10 und Zahnrad 11 in die entgegengesetzte Richtung symmetrisch bewegt.

Ausführung der Erfindung:

[0015] Die variable Kraftübertragung auf die Kurbelwelle wird erreicht, indem die Kurbelwelle mit kreisendem Kurbelzapfen durch ein System aus Rollkreiszahnrad oder Rollkreishohlrad und darin oder darauf abdrehendem Ritzel oder Hohlrad ersetzt wird. Das abdrehende Hohlrad oder Ritzel wird dabei in einer Kurbel oder Lagerscheibe gelagert und der Kurbelzapfen wird mit dem abdrehenden Ritzel oder Hohlrad verbunden. Dreht nun der mit dem Ritzel oder dem Hohlrad verbundene Kurbelzapfen im oder auf dem Rollkreiszahnrad oder Rollkreishohlrad ab, können am Kurbelzapfen sämtliche Bewegungsabläufe erreicht werden, wie sie mit Epizykloiden oder Hypozykloiden konstruierbar sind. Der exakte Bewegungsablauf am Kurbelzapfen wird dabei durch das Verhältnis der Zahnräder zueinander, der Art des Rollkreiszahnrades, sei dies nun Hohlrad oder Ritzel, und der Positionierung des Kurbelzapfens, der mit dem abdrehenden Ritzel verbunden ist, bestimmt. Das Verhältnis der unterschiedlichen Zahnräder zueinander muss in der Regel ganzzahlig sein. So wird sich bei einer Zweitaktmaschine der gewünschte Bewegungsablauf nach jeder Umdrehung wiederholen, beim Viertaktverfahren kann auch ein Verhältnis der Zahnräder gewählt werden, bei dem sich der Bewegungsablauf erst nach zwei Umdrehungen wiederholt. Mit einem solchen System kann also am Kurbelzapfen eine beliebige geometrische sich wiederholende Form abgefahren werden, die den Rollkreis als Fixpunkt benutzt.

[0016] Wird nun der Rollkreis gegenüber den anderen Maschinenteilen so fixiert, dass die Kolben ihre maximalen oberen Totpunkte erreichen, sprechen wir von der Grundstellung der Kolbenmaschine. Da wir es bei dieser Erfindung nicht mehr mit kreisenden Bewegungen am Kurbelzapfen zu tun haben, sondern mit sich wiederholenden geometrischen Formen, wird es durch die Verschiebung dieser Formen möglich, die Lage, die der Kurbelzapfen abfährt in einem beliebigen Winkel um den Rollkreismittelpunkt zu drehen. Dreht man also den Rollkreis um seine Achse, wird sich die Lage des Bewegungsablaufes am Kurbelzapfen exakt um den Winkel verschieben, um den der Rollkreis gegenüber dem Gehäuse gedreht wurde. Damit kann in einer Kolbenmaschine dieses Vor- oder Rückwärtsdrehen des Rollkreises als variable Verdichtung genutzt werden.

[0017] Will man die Grundstellung verlassen, kann man beispielsweise das Rollkreiszahnrad oder Rollkreishohlrad über ein Schneckengetriebe mit dem Gehäuse verbinden und so den definierten Bewegungsablauf am Kurbelzapfen gegenüber der Grundstellung drehen, dadurch werden die maximalen Totpunkte nicht mehr erreicht, und die Verdichtung in den Zylindern sinkt. Je nach geometrischer Form, die der Kurbelzapfen abfährt, und der Anordnung der Zylinder, kann die Verdrehung des Rollkreiszahnrades oder Rollkreishohlrades mit einem positiven und/oder einem negativen Winkel geschehen. Ist also eine Verdrehung in beide Richtungen möglich, kann neben der Verdichtungsänderung auch eine Optimierung der Kraftübertragung entsprechend der gewünschten Drehzahl stattfinden. Natürlich lässt sich ein System mit einem Hohlrad als Rollkreis einfacher für die gewünschte Änderung der Verdichtung unter Last nutzen, da hier der Bewegungsablauf praktisch im Innern des Hohlrades stattfindet und man die Steuerung des Verdrehens ausserhalb anbringen kann. Die beiden Bewegungsabläufe behindern sich damit nicht.

[0018] Als mögliche Ausführungsvariante möchten wir eine Kurbelschlaufenmaschine mit der neuartigen Kurbelzapfensteuerung vorstellen. Natürlich könnte man eine solche Maschinenanordnung auch als Boxermaschine bauen. Die Boxermaschine hat in einigen Punkten deutliche Nachteile gegenüber der Kurbelschlaufenanordnung, denn dank der steifen Einheit von Kolben, Kolbenstange und Kurbelschlaufe, können die Kolbenhöhe, die Maschinengrösse und das Gewicht der beschleunigten Massen im Vergleich zur bekannten Boxeranordnung nochmals reduziert werden. Als Steuerungssystem für den Kurbelzapfen wählt man ein Hohlrad als Rollkreis und ein Ritzel, das im Hohlrad abdreht. Das Zahnradverhältnis von Hohlrad zu Ritzel beträgt 2:1. Der Kurbelzapfen wird auf dem Ritzel in der Nähe des Teilkreisdurchmessers angebracht. Damit durchfährt der Ritzelkurbelzapfen beim Abfahren im Hohlrad eine elliptische Bahn. Wird der Ritzelkurbelzapfen exakt auf dem Teilkreisdurchmesser der beiden Zahnräder angebracht, durchfährt er beim Abrollen eine lineare Bahn. Es spielt keine Rolle, ob der Ritzelkurbelzapfen direkt auf dem Ritzel oder auf der Lagerachse des Ritzels fixiert wird. Fällt die Wahl auf die Lagerachsenmontage, so hat man den Vorteil, dass die Lagerachse einen grösseren Durchmesser als das Ritzel haben kann. Damit gewinnt man mehr Freiheit bei der Platzierung des Ritzelkurbelzapfens, und man benötigt kein Zwischenstück zwischen Kurbelzapfen und Ritzel. Verlaufen die Achsen der Kolbenbewegung und die Bewegung, welche der Ritzelkurbelzapfen beschreibt, parallel, dann werden die maximalen Totpunkte oder anders gesagt die maximale Verdichtung in der Maschine erreicht. Wünscht man zusätzlich eine Verdichtungsänderung unter Last, muss man die Möglichkeit schaffen, das als Rollkreis dienende Hohlrad zusätzlich gegenüber dem Gehäuse vor- oder rückwärts zu drehen. Dies kann beispielsweise mit einem Schneckengetriebe erreicht werden. Dreht man das als Rollkreis dienende Hohlrad mittels des Schneckengetriebes vor- oder rückwärts, so werden sich die Totpunkte des Kolbens verschieben. Die Bewegung, die der Kurbelzapfen nun abfährt, verläuft nicht mehr parallel zu den Kolben, sondern kreuzt sich mit dem Kolbenhub im Zentrum des Hohlrades. Dies bewirkt, dass die Kolben ihre oberen Totpunkte nicht mehr erreichen und die Verdichtung in den Zylindern sinkt. Es wird also möglich, jeden Parameter entsprechend der Tourenzahl und dem verwendeten Kraftstoff auf Verbrauch und Leistung zu optimieren.

[0019] Will man beispielsweise eine Vierzylindermaschine bauen, kann man auf beiden Seiten des Ritzels Kurbelzapfen anbringen. Es spielt dabei keine Rolle, in welcher Position die beiden Kurbelzapfen auf dem Ritzel zueinander stehen. Sie können zum Beispiel an derselben Stelle sein, dadurch vollführen beide Doppelzylindereinheiten einen synchronen Bewegungsablauf, oder sie liegen um 180° verschoben auf dem Ritzel, dann werden sich die beiden Doppelzylindereinheiten in einem rechten Winkel zueinander bewegen. Zwischen diesen beiden Extremen sind natürlich alle erdenklichen Anordnungen der Kurbelzapfen zueinander möglich. Eine weitere Möglichkeit der Mehrzylinderanordnung besteht darin, auf den Kolbenstangen Zahnstangen anzubringen. Zur Kraftübertragung von einer Kolbenstange mit Zahnstange zur nächsten kann dann einfach ein Zahnrad dienen. Diese Art der Kraftübertragung bringt bei Mehrzylinderanordnungen den Vorteil von gegenläufigen Kolbeneinheiten, gleichzeitig sinkt die bewegte Masse, und man benötigt nur eine Steuereinheit für die Verdichtungsänderung. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, wie beispielsweise bei grossen Schiffsmotoren mit Kolbenstangen, auch die Kolbenunterseiten als Arbeitsräume zu verwenden. Natürlich kann man die Maschine ohne die Möglichkeit der variablen Verdichtung bauen. So ist es in der Grundstellung des Hohlrades bei einer Anordnung des Kurbelzapfens auf dem Teilkreisdurchmesser möglich, die Kurbelschlaufe durch ein einfaches kreisförmiges Kurbelzapfenlager zu ersetzen. Will man allerdings die Kraftübertragung von der Kurbelschlaufe auf die Kurbelwelle optimieren, kann die Maschine auch mit einer verdrehten Grundstellung gebaut werden, somit kann die Maschine so ausgelegt werden, dass im Moment der Zündung ein gewünschter Hebelarm auf die Kurbelwelle wirkt.

Claims (6)

1. Das Patent betrifft eine Kolbenmaschine, die zur Kraftübertragung auf die Kurbelwelle anstelle einer kreisenden Kurbel eine Konstruktion aus einem Rollkreiszahnrad nutzt, sei dies nun ein Hohlrad oder ein Ritzel, welches von einem Hohlrad oder Ritzel abgefahren wird, mit dem abdrehenden Ritzel oder Hohlrad wird der Kurbelzapfen verbunden, sodass der Kurbelzapfen Bewegungsabläufe vollführen kann, wie sie mit Epizykloiden- oder Hypozykloidenkonstruktionen erreicht werden können.

2. Kolbenmaschine gemäss Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rollkreiszahnrad im Maschinengehäuse so gelagert wird, dass es mit einer zusätzlichen Steuerung vor- und/oder rückwärts gedreht werden kann, sodass sich der Bewegungsablauf, der am Kurbelzapfen erreicht wird gegenüber der Grundstellung verschieben lässt, diese Verschiebung der Kurbelzapfenbewegung kann nun dazu benutzt werden die Verdichtung in den Arbeitsräumen der Kolbenmaschine unter Last zu verstellen.

3. Kolbenmaschine gemäss Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich beispielsweise mit einem Verhältnis von Rollkreishohlrad zu abrollendem Ritzel von 2:1 und dem Platzieren des Kurbelzapfens auf dem Ritzel in der Nähe oder auf dem Teilkreisdurchmesser, elliptische oder lineare Bewegungsabläufe am Kurbelzapfen erreichen lassen und sich mit diesem Steuerungsprinzip idealer Weise Kurbelschlaufenmaschinen mit variabler Verdichtung bauen lassen, die dank der damit möglichen geringeren Kurbelschlaufenhöhe gleichzeitig eine massive Gewichtsreduktion gegenüber bekannten Kurbelschlaufenmaschinen erlauben.

4. Kurbelschlaufenmaschine gemäss Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass sich weitere Einheiten von Kolben, Kolbenstange und Kurbelschlaufe mittels einer Verbindung von Zahnstangen und einem im Gehäuse gelagerten Zahnrad steuern lassen, vollführt dabei ein Kolbeneinheit eine Hubbewegung wird dank der Zahnstange und dem im Gehäuse gelagerten Zahnrad die anschliessende nächste Kolbeneinheit in die entgegengesetzte Richtung bewegt, man benötigt damit für Mehrzylindermaschinen nur noch eine Steuerungseinheit für die variable Verdichtung und erreicht einen gegenläufigen Kolbenhub bei den weiteren Kolbeneinheiten.

5. Kurbelschlaufenmaschine gemäss Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Verhältnis von Rollkreishohlrad zu abrollendem Ritzel von 3:1 und dem Platzieren des Kurbelzapfens auf dem Ritzel in der Nähe oder innerhalb des Teilkreisdurchmesser sich am Kurbelzapfen dreiecksförmige Bewegungsabläufe erreichen lassen, die einem gleichseitigem Dreieck nahe kommen, werden die Zylinder nun auf den Mittelsenkrechten des vom Kurbelzapfen abgefahrenen Dreiecks platziert, wird der Kolben beim Durchfahren der gegenüberliegenden unteren Dreiecksseite keine Hubarbeit leisten, sodass sich nun diese Ruhestellung bezüglich Hubarbeit für den Luftwechsel von Zweitaktmaschinen nutzen lässt und man keine Hubarbeit mehr für den Luftwechsel verliert.

6. Kolbenmaschine gemäss Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich mit dem entsprechenden Verhältnis des Rollkreiszahnrades zum abrollenden Ritzel und der darauf abgestimmten Platzierung des Kurbelzapfens sämtliche bekannten Zylinderanordnungen, wie Reihenmotor, V-Motor, Boxermotor oder Sternmotor mit einer variablen Verdichtung ergänzen lassen.